01|JVM类加载机制

1. 类加载运行全过程

当我们用java命令运行某个类的main1函数启动程序时，首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。

public class Math {
    public static final int initData = 666;
    public static User user = new User();

    public int compute() {  //一个方法对应一块栈帧内存区域
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 10;
        return c;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Math math = new Math();
        math.compute();
    }

}
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通过Java命令执行代码的大体流程

其中loadClass的类加载过程有如下几步：
加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载
● 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
加入内存
● 验证：校验字节码文件的正确性
● 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值 静态变量赋默认值
● 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用，下节课会讲到动态链接
Math math = new Math();
math.compute(); 判断这些 （直接引用）代码所在内存地址[常量池里面] 符号引用（方法名等）
● 初始化：对类的静态

变量初始化为指定的值，执行静态代码块
类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。
类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用
对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的对象实例放到**堆(Heap)**中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。
jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载。

2. 类加载器和双亲委派机制

2.1四种类加载器

类加载过程主要是通过类加载器来实现的
Java里的类加载器
● 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等
● 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包
● 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
● 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

2.2 类加载器初始化过程

由类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。
在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是：
● sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)
● sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)
JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程

注意点:
1.ExtClassLoader 和 AppClassLoader， 都会初始化父类URLClassLoader
2.在初始化的过程中同时设置父类加载器

2.3双亲委派机制

● 向上委托
● 向下查找
JVM类加载器是有亲子层级结构的，如下图

双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

注意点: 父加载器，并不是继承关系的父子类关系。 是逻辑上的父子关系

应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下:

1. 首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。【findLoadedClass】
2. 如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。【parent.loadClass findBootstrapClassOrNull】
3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载【findClass】
   为什么要设计双亲委派机制？
   ● 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改
   ● 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性
   全盘负责委托机制
   “全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

2.4 自定义类加载器示例：

自自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法
实现步骤:
● 继承ClassLoader(ClassLoader默认会设置父加载器为appClassLoader)
● 重写findClass
● 指定自定义加载器加载的目录

2.5 打破双亲委派机制

打破双亲委派机制，用自定义类加载器加载我们自己实现的 java.lang.String.class
实现步骤:
●继承ClassLoader(ClassLoader默认会设置父加载器为appClassLoader)
●重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载